实验10　测定电源的电动势和内阻-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

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实验 10
　
测定电源的电动势和内阻
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　 (2019·北京丰台区期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实
验误差.
(1)应该选择的实验电路是
　　　　
(选填“甲”或“乙”).
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用
　　　　
,滑动变阻器应选用
　　　　
.(选填相应器材前的字母)Z
(3)某位同学记录的 6组数据如下表所示,其中 5组数据的对应点已经标在图中的坐标纸上,请标出余下一组
数据的对应点,并画出 U-I图线.
序号 123456
电压
U(V)1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流 I(A)0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势 E=
　　　　
V,内电阻 r=
　　　　
Ω.
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数 U及干电池的输出功率 P都会发生变化.以下各示意图
中正确反映 P-U关系的是
　　　　
.
【答案】　
　
(1)甲
　
(2)B　C
　
(3)图见解析
　
(4)1.50(1.49~1.51)
　
0.83(0.81~0.85)
　
(5)C
【解析】 (1)干电池内阻相对一般电流表的内阻而言较小,为减小电流表分压带来的系统误差,应采用
“外接法”(相对电源),故应选甲.
(2)干电池电动势约为 1.5 V,电压表选 B可减小读数误差.为方便电路调节,使路端电压平稳变化,滑动变阻器
应选阻值较小的 C.
(3)图线应为直线,作图时使尽量多的点在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧,误差较大的点舍去.画
出的 U-I图线如下图所示.
(4)由电源的 U-I图象可知,图象与纵轴的截距为 1.5 V,则电源电动势 E=1.5 V,
电源的内阻 r=
|
Δ U
Δ I
|
=
1.5−1.0
0.6
Ω≈0.83 Ω.
(5)电压表所测路端电压随滑动变阻器阻值的增大而增大,当外电路断开时,路端电压等于电源的电动势,此时
的输出功率为零,当外电路短路时,路端电压等于零,此时的输出功率也为零,当外电阻和内电阻相等时,电源
的输出功率最大,此时的输出电压为电动势的一半.故符合条件的图象应为 C.
训练点 2
　
实验拓展与创新
典例 2 (2014·全国卷
Ⅰ
)利用如图甲所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源,电阻箱 R(最大阻值 999.9 Ω),电阻 R0(阻值为 3.0 Ω),电阻 R1(阻值为 3.0 Ω),电流表 A(量程为 200 mA,
内阻 RA=6.0 Ω),开关 S.
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关 S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数 I和电阻箱相应的阻值 R;
③以
1
I
为纵坐标,R为横坐标,作
1
I
-R图线(用直线拟合);
④求出直线的斜率 k和在纵轴上的截距 b.
回答下列问题:
(1)分别用 E和r表示电源的电动势和内阻,则
1
I
与R的关系式为
　　　　　　　　
.
(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻 R=3.0 Ω 时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表.
答:①
　　　　
,②
　　　　
.
R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I/A 0.143 0.125 ①0.100 0.091 0.084 0.077
I-1/A-16.99 8.00 ②10.0 11.0 11.9 13.0
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